DANE INFORMACYJNE Nazwa szkoły:

Prezentacja na temat: "DANE INFORMACYJNE Nazwa szkoły:"— Zapis prezentacji:

1

2 DANE INFORMACYJNE Nazwa szkoły:
III Liceum Ogólnokształcące im. św. J. Kantego w Poznaniu ID grupy: 97/69_MF_G2 Kompetencja: Matematyczno-fizyczna Temat projektowy: Czy boimy się elektrowni atomowych? Semestr/rok szkolny: V semestr projektu / rok szkolny 2011/2012

3 Spis treści. Wyjaśnienie pojęć: reakcja łańcuchowa, reaktor jądrowy.
Budowa reaktora. Paliwo jądrowe. Nasza ankieta; wyniki i ich interpretacja. Wady elektrowni atomowych. Zalety elektrowni atomowych. Energia atomowa w Polsce.

4 Co to jest reakcja łańcuchowa?
Reakcja chemiczna, na którą składa się szereg kolejno po sobie następujących reakcji pośrednich powiązanych wzajemnie w ten sposób, że produkt reakcji poprzedniej staje się substratem dla jednej lub kilku reakcji następnych

5 Zespół reakcji pośrednich, zw
Zespół reakcji pośrednich, zw. ogniwem łańcucha, może powtarzać się cyklicznie, aż do wyczerpania substratów lub częściej - do momentu dezaktywacji cząstek aktywnych (swobodne atomy i rodniki), inicjujących kolejne cykle reakcji pośrednich Cząstki aktywne powstają w wyniku ogrzewania, działania światła, działania promieniowania jonizującego itp. Reakcje łańcuchowe przebiegają z dużą szybkością; są bardzo rozpowszechnione - należy do nich wiele reakcji syntezy, liczne reakcje krakowania węgla i nafty, rozkład i polimeryzacja węglowodorów, reakcje fotochemiczne, wiele reakcji spalania, reakcje wybuchowe (także jądrowe reakcje łańcuchowe)

6 Pierwszą reakcję łańcuchową (H2 + Br2 = 2 HBr) badał w 1906 roku M
Pierwszą reakcję łańcuchową (H2 + Br2 = 2 HBr) badał w 1906 roku M. Bodenstein, a jej mechanizm wyjaśnili niezależnie J.A. Christiansen, F. Herzfeld i M. Polanyi.

7 Co to jest reaktor jądrowy?
Jest to urządzenie do przeprowadzania kontrolowanej reakcji łańcuchowej rozszczepiania jąder atomów pierwiastków ciężkich. Warunki pracy reaktora dobiera się tak, aby liczba jąder rozpadających się w jednostce czasu (moc reaktora) była stała i miała wartość dostosowaną do zadań, jakim służy reaktor.

8 Zasadnicze elementy reaktora.
umieszczone w jego rdzeniu pręty paliwowe (wykonane z materiału rozszczepialnego) moderator (substancja rozpraszająca neutrony i odbierająca częściowo ich energię; np. ciężka woda, beryl, grafit) reflektor odbijający neutrony osłona biologiczna zabezpieczająca otoczenie przed działaniem promieniowania jonizującego.

9 Moc reaktora reguluje się za pomocą prętów regulacyjnych (wykonane są z substancji pochłaniającej neutrony, np. boru lub kadmu) wsuwanych i wysuwanych z rdzenia reaktora. Zależnie od zastosowań, wymagających różnych rozwiązań konstrukcyjnych, reaktory dzielą się na badawcze (wykorzystywane do badań w wielu dziedzinach nauki, np. fizyka jądrowa i cząstek elementarnych, chemia radiacyjna i analityczna oraz biologia), energetyczne (używane jako źródło energii - energia jądrowa zamieniana jest na elektryczną) oraz produkcyjne (do wytwarzania promieniotwórczych nuklidów) Pierwszy reaktor został uruchomiony 1942 przez E. Fermiego w Chicago. W Polsce reaktor został uruchomiony w 1958 roku w Instytucie Badań Jądrowych w Świerku.

10

11 Schemat budowy elektrowni atomowej z reaktorem wodnym ciśnieniowym.

12 Enrico Fermi. ur. 29 września 1901 w Rzymie, Włochy, zm. 28 listopada 1954 w Chicago, USA fizyk teoretyk, laureat Nagrody Nobla z dziedziny fizyki w roku 1938, za wytworzenie w reakcjach z neutronami nowych pierwiastków promieniotwórczych

13 Paliwo w elektrowniach jądrowych.
Paliwem dla większości elektrowni jądrowych jest Uran. Jest najcięższym pierwiastkiem występującym naturalnie na Ziemi. Występują w nim głównie dwa izotopy: 238 U (ok 99,3%) i 235 U (ok 0,7%) mogący ulegać rozszczepieniu pod wpływem neutronów – a więc mogący być paliwem dla reaktora atomowego.

14 Uran wydobywa się z rud uranowych, a następnie poddaje się go wzbogaceniu – obróbce zwiększającej zawartość izotopu 235U. Światowe zasoby uranu szacowane są na około 3,3 mln ton. W ostatnim okresie wydobywano około 40 tys. ton tego paliwa rocznie. Do potentatów w tej dziedzinie należą Kanada, Australia, Kazachstan oraz Rosja, które to kraje posiadają około 50 proc udokumentowanych światowych zasobów uranu.

15 Nasza ankieta. Zajmując się problemem elektrowni atomowych, postanowiliśmy stworzyć ankietę podejmującą podstawowe zagadnienia z tej tematyki. W ankiecie wzięły udział dwie grupy: 18 naszych koleżanek i kolegów oraz 13 nauczycieli naszej szkoły.

16 Ankieta Jak określiłbyś/określiłabyś swoją wiedzę na temat elektrowni atomowych? żadna niewielka dość duża czuję się ekspertem w tym temacie

17 Ankieta c.d. Czy według Ciebie warto pogłębiać swą wiedzę na temat elektrowni atomowych? nie wystarczy słuchać wiadomości, by orientować się w temacie tak

18 Ankieta c.d. Czy chciałbyś/chciałabyś decydować o budowie elektrowni atomowej w Polsce poprzez udział w ogólnokrajowym referendum? nie nie mam zdania tak

19 Ankieta c.d. Czy chciałbyś/chciałabyś, by w Polsce wybudowano elektrownię atomową? Wymień dwie wady elektrowni atomowych. Wymień dwie zalety elektrowni atomowych. nie nie mam zdania tak

20 Wyniki ankiety

21 Jak określiłbyś swoją wiedzę na temat elektrowni atomowych?
uczniowie nauczyciele

22 Czy wg ciebie warto pogłębiać swą wiedzę na temat elektrowni atomowych?
uczniowie

23 Czy wg ciebie warto pogłębiać swą wiedzę na temat elektrowni atomowych?
nauczyciele

24 Czy chciałbyś decydować o budowie elektrowni atomowej poprzez udział w ogólnokrajowym referendum?
nauczyciele

25 Czy chciałbyś, by w Polsce wybudowano elektrownię atomową?
uczniowie

26 Czy chciałbyś, by w Polsce wybudowano elektrownię atomową?
nauczyciele

27 Wady elektrowni (wg ankietowanych)

28 Zalety elektrowni (wg ankietowanych):

29 Zalety elektrowni (wg ankietowanych):

30 Wady elektrowni atomowych.
Problem utylizacji odpadów radioaktywnych. Odpady mogą wpaść w niepowołane ręce – mogą zostać wykorzystane w nieodpowiedni sposób i zagrozić całej ludzkości. Wysokie koszty budowy i eksploatacji elektrowni. Możliwość awarii na dużą skalę.

31 Ad.1 Problem utylizacji odpadów radioaktywnych
Odpady promieniotwórcze to materiały lub przedmioty o różnych stanach skupienia, zawierające w swym składzie substancje promieniotwórcze, których dalsze wykorzystanie jest niemożliwe (niska aktywność, duże rozcieńczenie itp.) bądź nieopłacalne.

32 Odpady przechowuje się:
w taki sposób, by zapewnić ochronę ludzi i środowiska, zarówno w warunkach normalnych, jak i zdarzeń radiacyjnych. w specjalnie do tego celu zaprojektowanym (lub zmodernizowanym) pomieszczeniu zwanym magazynem odpadów promieniotwórczych. w pojemnikach stalowych, betonowych, z tworzyw sztucznych.

33

34 Większość odpadów stałych (ok
Większość odpadów stałych (ok. 45%) to odpady promieniotwórcze, nisko aktywne, których można łatwo zmniejszyć objętość przez sprasowanie lub zgniatanie. Przetwarzanie tych odpadów odbywa się przy zastosowaniu pras hydraulicznych. Sprasowane, zgniecione lub pocięte odpady stałe znajdujące się w stalowych bębnach zalewane są betonem, zamykane stalową pokrywą i w tej postaci wywożone do miejsca składowania.

35

36 Ad.2 Broń atomowa. Energia atomowa miała służyć człowiekowi w dobrym celu, a tym samym miała być przetwarzana do wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej. Niestety energia atomowa została również wykorzystana w celach militarnych. Wykorzystano ją do bombardowania miast japońskich. W wyniku bombardowań zginęły setki osób, a jeszcze więcej zostało napromieniowanych niebezpiecznym promieniowaniem radioaktywnym.

37 We wrześniu 1996r. uchwalono traktat o całkowitym zakazie prób nuklearnych ("Comprehensive Test Ban Treaty"). Zakazuje on wszystkim państwom posiadającym broń nuklearną jakichkolwiek testów z jej użyciem. W ciągu miesiąca przystąpiło do niego 111 państw, jednak pakt nie wejdzie w życie póki nie ratyfikują go wszystkie państwa posiadające reaktory nuklearne.

38 Stan światowych arsenałów broni nuklearnej w 2007r.
15000 głowic należących do Rosji (w tym 5800 gotowych do użycia), 9900 głowic należących do USA (w tym 5700 gotowych do użycia), 350 głowic należących do Francji, 200 głowic należących do Chin, 200 głowic należących do Wielkiej Brytanii, 80 głowic należących do Izraela, 60 głowic należących do Pakistanu, 50 głowic należących do Indii, poniżej 10 głowic należących do Korei Północnej.

39 Energia atomowa wykorzystywana jest także jako jedna z kart przetargowych w konfliktach zbrojeniowych pomiędzy niektórymi państwami. Najczęściej postępują w ten sposób państwa o ustroju totalitarnym oraz komunistycznym. Terroryści, ekstremiści i wiele tym podobnych grup zbrojnych posiada również uran.

40 Ad.3 Koszty budowy i eksploatacji elektrowni.
R. Pearce, Westinghouse, o kosztach budowy elektrowni jądrowej (źródło energetyka.wnp.pl/) Jaka jest typowa struktura kosztów budowy elektrowni jądrowej? Koszty prac inżynieryjnych i wyposażenia technicznego, a w tym reaktor, to około 50 proc. kosztów projektu. Pozostałe 50 proc. to koszty budowy. Same koszty wyposażenia technicznego to około 40 proc. kosztów całego projektu, a prace inżynieryjne to około 10 proc.

41 Ile kosztuje budowa elektrowni jądrowej
Ile kosztuje budowa elektrowni jądrowej? Koszt budowy elektrowni to 4000 dolarów za kilowat mocy. Natomiast do tego trzeba jeszcze dodać koszty przygotowania miejsca na budowę i to kolejne dolarów na kilowat. Podane koszty nie obejmują kosztów finansowania.

42 Wytwarzanie energii - koszty
W ocenie resortu gospodarki, porównując koszt jednostkowy wytworzenia energii elektrycznej w elektrowni węglowej z elektrownią jądrową, można dojść do następujących wniosków:

43 Elektrownia jądrowa 1000 MWe, dysponująca funduszem czasu pracy 8000 godzin w skali roku, produkująca 8 TWh energii elektrycznej, produkuje po następujących kosztach: koszt zużytego paliwa jądrowego ok. 40 mln euro rocznie koszt utrzymania ruchu - ze składką na fundusze postępowania z odpadami promieniotwórczymi oraz na likwidację elektrowni ok. 16 mln euro rocznie razem 56 mln euro w skali roku

44 Elektrownia węglowa o sprawności 43 proc
Elektrownia węglowa o sprawności 43 proc. produkuje po następujących kosztach: koszt zużycia paliwa 0,38 mln t węgla na 1 TWh (w cenie średniej 55 euro za tonę) i przy emisji CO2 0,8 tony na MWh koszt wykupu uprawnień na emisję (po 39 euro za tonę) kosztuje 248 mln euro rocznie razem koszt produkcji 415 mln euro rocznie.

45 Jednostka pracy, energii oraz ciepła.
1 TWh = GWh, 1 GWh = MWh, 1 MWh = kWh. 1 kWh odpowiada ilości energii, jaką zużywa przez godzinę urządzenie o mocy 1000 watów, czyli jednego kilowata. megawatogodzina(MWh) gigawatogodzina (GWh) terawatogodzina(TWh) kilowatogodzina (kWh)

46 Ad.4 Katastrofy elektrowni atomowych

47 Katastrofa w Japonii Dnia 11 marca 2011 r. na skutek fali tsunami spowodowanej trzęsieniem ziemi o sile 9 stopni w skali Richtera, doszło do awarii w japońskiej elektrowni Fukushima, wyposażonej w sześć bloków z reaktorami BWR. 12 marca doszło do wybuchu wodoru i zniszczenia górnej części budynku reaktora nr 1, a 14 marca taki sam wybuchł miał miejsce w bloku nr 3.

48 Jakie były przyczyny katastrofy w elektrowni Fukushima w Japonii
Jakie były przyczyny katastrofy w elektrowni Fukushima w Japonii? Tego typu elektrownie zostały zaprojektowane z myślą o trzęsieniach ziemi i przechodziły takie próby wiele razy. Automatyczne wyłączenie reaktorów w czasie uderzenia gigantycznej fali tsunami przebiegło pomyślnie. Pomimo wyłączenia reaktory wciąż posiadały bardzo wysoką temperaturę. W takiej sytuacji włączył się agregat zasilający pompy, aby woda mogła cały czas krążyć i schładzać reaktor. I tutaj też wszystko przebiegało bez żadnych problemów. Niestety fala tsunami uszkodziła pompy, woda przestała płynąć, reaktor się przegrzał, powstało dużo pary wodnej i katastrofy nie dało się uniknąć.

49 Katastrofa w Czarnobylu
Katastrofa w Czarnobylu jest największą katastrofą jądrową w dziejach ludzkości oraz w ogóle jedną z największych katastrof w historii świata. Jej przyczyną był wybuch wodoru z reaktora jądrowego elektrowni. Do katastrofy doszło w 1986 i był to jedyny incydent zakwalifikowany do 7 stopnia skali INES, która określa zagrożenia płynące z awarii jądrowych. Katastrofa miała miejsce w wyniku eksperymentu, na który zdecydował się personel elektrowni. Test ten powinien być przeprowadzony przed oddaniem elektrowni do użytku.

50 Skutki awarii nie są dokładnie znane.
Skażeniu uległ teren około 130 tysięcy kilometrów kwadratowych. Radioaktywna chmura z wybuchu rozprzestrzeniła się nad całą Europę. Możliwe, że dzisiejsze choroby nerwowe czy układu krążenia są w pewnym stopniu efektem tamtej tragedii. Ze zniszczonego reaktora wyzwoliły się setki razy większe ilości promieniowania jonizującego niż w przypadku zbombardowania Nagasaki i Hiroszimy.

51 Wybuch i powstały w jego konsekwencji pożar bezpośrednio spowodowały śmierć 31 osób, kolejne 187 ucierpiało z powodu ostrej choroby popromiennej. Intensywność promieniowania gamma wokół elektrowni była wyższa niż 100 rentgenów na godzinę, co oznacza, iż maksymalna roczna dawka promieniowania wyznaczona przez Międzynarodową Komisję Ochrony Radiologicznej, została przekroczona ponad kilkaset razy przez zaledwie godzinę.

52 Na szczycie rozsadzonego bloku energetycznego poziom promieniowania osiągnął przerażającą wartość rentgenów na godzinę. Zachorowało blisko 30 tysięcy osób spośród 400 tysięcy robotników, którzy zakopywali najbardziej niebezpieczne odpady i budowali specjalny budynek wokół reaktora, ochrzczony jako "sarkofag". Szacuje się, że w wyniku tej tragedii śmierć poniosło około ludzi. Katastrofa Czarnobylu zmieniła myślenie ludzi o energii jądrowej. Zaczęto podchodzić do niej z dystansem i większą uwagę zwracać na bezpieczeństwo.

53 W skład elektrowni w Czarnobylu wchodziły:
reaktor nr 1 - zamknięty w roku 1996, był najstarszy. reaktor nr 2 - zamknięty w roku 1991 (z powodu awarii systemów chłodzenia). reaktor nr 3 - zamknięty w roku 2000 reaktor nr kwietnia 1986 doszło w nim do wybuchu o charakterze chemicznym, obecnie trwa renowacja betonowego sarkofagu, kryjącego szczątki reaktora. Obecnie elektrownia w Czarnobylu jest wyłączona z eksploatacji, głównie za sprawą organizacji ekologicznych i nacisku międzynarodowej opinii. Na terenie elektrowni planowane jest postawienie tymczasowego składowiska odpadów promieniotwórczych.

54 Zalety elektrowni atomowych.
Przyjazność dla środowiska Elektrownie jądrowe to inwestycja w przyszłość – zasoby paliw jądrowych starczą jeszcze na tysiące lat Jedna elektrownia może swym zasięgiem objąć duży obszar

55 Ad. 1 Przyjazność dla środowiska
Ilość odpadów promieniotwórczych jest bardzo mała w porównaniu do ilości odpadów wytwarzanych przez przemysł chemiczny, czy też powstających w efekcie spalania węgla w elektrowniach i elektrociepłowniach, co przedstawia tabela na następnym slajdzie.

56 Ilość paliwa Ilość odpadów
Elektrownia węglowa Ok. 2 mln ton węgla/rok Ok. 7 mln ton/rok (większość to gazy tj: dwutlenek węgla, dwutlenek siarki i tlenek azotu oraz odpady stałe – popioły i siarka) Elektrownia jądrowa Ok. 35 ton uranu/rok Ok. 10 ton odpadów wysokoaktywnych i ok. 100 ton odpadów średnio- i nisko aktywnych.

57 Ad.2 Zasoby paliw jądrowych
Światowe zasoby uranu szacowane są na około 3,3 mln ton. W ostatnim okresie wydobywano około 40 tys. ton tego paliwa rocznie. Do potentatów w tej dziedzinie należą Kanada, Australia, Kazachstan oraz Rosja, które to kraje posiadają około 50 proc udokumentowanych światowych zasobów uranu. Obecnie rozpoznane zasoby paliw jądrowych przy umiarkowanym wzroście popytu wystarczą na około 100 lat.

58 Energia atomowa w Polsce.
Energia atomowa w Polsce nie jest w ogóle wykorzystywana. Nie ma w naszym kraju ani jednej elektrowni jądrowej. Jedyną działającą elektrownią jest elektrownia jądrowa Maria, która jednak jest reaktorem badawczym zarządzanym przez Instytut Energii Atomowej. Rozpoczęto budowę elektrowni jądrowej w Żarnowcu, jednakże w latach dziewięćdziesiątych zaprzestano tej budowy. Było i jest to związane przede wszystkim z nastawianiem polskiego społeczeństwa do takowego przedsięwzięcia.

59

60

61 Makieta elektrowni jądrowej w Żarnowcu.

62 Wielu naukowców w Polsce chciałoby, aby elektrownia atomowa w Polsce powstała jak najszybciej i by tym samym wyeliminować wszelkie zanieczyszczenia pochodzące ze spalania paliw kopanych, takich jak węgiel kamienny, czy też ropa naftowa.

63 Rysunek satyryczny pochodzący z portalu IAEA [11] ukazujący wyraźną przewagę energii atomowej wobec innych form generacji energii

64 BIBLIOGRAFIA http://encyklopedia.interia.pl/haslo?hid=84388

65

66 Skład grupy 97_69_MF_G2 Daria Majewska Kinga Ciereszko Natalia Paszyn
Joanna Sikora Wojciech Babiaczyk Hubert Kowalski Kinga Ciereszko Paulina Bryl Alicja Nowak Marta Mroczkowska Klaudia Woźna Opiekun: Pani Małgorzata Rożek

67